如今的汽車正處于徹底變成電子系統的交界點，最大限度減少了機械系統的采用，正在成為人們生活中最大、最昂貴的“數字化工具”。由于可用性和環保原因，以及提高內燃型、混合動力型和全電動型汽車行車安全的需求，市場逐步減少了對汽油的依賴，這正是“數字化”轉變的驅動力。

就電動型汽車而言，想要司機心里更踏實，能否實時、準確監控汽車的功耗是關鍵。

監視和控制功耗的幾種方法

要監視電子系統的功耗，就需要連續測量電流和電壓。電壓可以直接用模數轉換器(ADC) 測量。如果 ADC 輸入范圍小于所監視的電壓，那么也許需要一個電阻分壓器 (圖 1)。

圖 1：測量電源軌上的輸入電壓和負載電流 (檢測電壓)

為了測量電流，需要在電源通路中放置一個檢測電阻器，再測量其壓降。如圖 1 所示，跨導放大器將高壓側檢測電壓轉換成電流輸出，該電流流經增益設定電阻器，以產生一個以地為基準并與負載電流成比例以及適合饋送給 ADC 的電壓。

為了最大限度降低功耗，全標度檢測電壓限制為幾十毫伏。因此，放大器輸入失調需要低于 100μV。

為了計算功率，必須使用通過 ADC 數字接口訪問 ADC 數據的微控制器或處理器，以實現電壓讀數和電流讀數相乘。要監視能耗，需要在一定時間內累計 (相加) 功率讀數。

為了開關電源，一般在汽車電路中會使用機電繼電器。

為了節省空間，會用 N 溝道和 P 溝道 MOSFET 等固態開關取代繼電器，從而產生所有組件都在同一塊電路板上、可以統一采用再流焊工藝組裝的 PCB 設計。P 溝道 MOSFET 通過拉低其柵極電平而接通，通過將柵極連接至輸入電壓而斷開。與 N 溝道 MOSFET 相比，P 溝道 MOSFET 在導通電阻相同時成本更高，而且其選擇范圍很窄，限于較大電流值 (高于 10A) 情況。N 溝道 MOSFET 是應對大電流的最佳選擇，但是需要充電泵，以提高柵極電壓，使其高于輸入電壓。例如，12V 輸入需要 22V 柵極電壓，即 MOSFET 柵極要高出輸入 10V。圖 2 顯示了一個電源開關電路的實現。

圖 2：用 N 溝道 MOSFET 實現電源軌的接通 / 斷開

常見的電源總線也需要針對短路和過載故障提供保護，這類故障可能在任何板卡或模塊中出現。為了實現電路斷路器功能，可以比較圖 1 中放大器的輸出和一個過流門限，以斷開圖 2 中的柵極驅動器。這種方案取代了保險絲，因為保險絲反應速度慢、容限太寬且熔斷后需要更換。為了節省電路板空間，人們希望在開關、保護和監視汽車電源總線中的功率流動時，采用集成式解決方案。

集成式電源控制與遙測解決方案

LTC4282 是一款可熱插拔的控制器和電路斷路器，提供能量遙測功能和 EEPROM (圖 3)，憑借創新性雙電流通路特色，滿足了大電流應用的需求。該控制器通過控制外部 N 溝道 MOSFET，可平滑地給大容量電容器加電，從而避免出現輸入電源干擾以及電流達到破壞性水平，因此可確保電源在 2.9V 至 33V 范圍內安全接通和斷開。LTC4282 位于通往電路板電源的入口，其準確度為 0.7% 的 12 位或 16 位 ADC 通過一個 I2C/SMBus 數字接口報告電路板電壓、電流、功率和能耗。內部 EEPROM 為寄存器設置和故障記錄數據提供非易失性存儲，從而可在開發過程中及現場運行時，加速調試和故障分析。